(57)【要約】      （修正有）【課題】パワー素子を金属板に半田付け後、温度変化にさらされても線膨張係数の違いからパワー素子が破壊されない手段を提供する。【解決手段】パワー半導体素子１０を金属電極２０に半田付した電力用半導体装置であって、パワー半導体素子は金属電極に対向するパワー半導体素子の基板対向面１２において、パワー半導体素子の端縁部に位置しマイクロクラックを有する領域１２ａと、損傷領域を含まない健全領域１２ｂとを有し、健全領域に対応した裏面電極１３を介して半田付けされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワー半導体素子と基板とを半田付けして形成される電力用半導体装置であって、
上記パワー半導体素子は、上記基板に対向する当該パワー半導体素子の基板対向面において、当該パワー半導体素子の端縁部に位置しマイクロクラックを有する損傷領域と、該損傷領域を含まない健全領域とを有し、
上記健全領域に対応して備えた電極を介して上記基板との半田付けがなされる半田領域を備えたことを特徴とする電力用半導体装置。
【請求項２】
上記パワー半導体素子における能動領域を上記基板対向面に投影した状態において、上記能動領域は、上記半田領域内に位置する、請求項１記載の電力用半導体装置。
【請求項３】
上記電極は、上記健全領域に加えて上記損傷領域にも形成され、上記パワー半導体素子は、上記損傷領域に対応する上記電極を被覆して上記半田領域の形成を阻害する被覆材を有する、請求項１又は２記載の電力用半導体装置。
【請求項４】
上記パワー半導体素子は、上記損傷領域及び上記健全領域の全面にバッファ層を有し、該バッファ層は、上記健全領域に対応して上記電極を有する、請求項１又は２記載の電力用半導体装置。
【請求項５】
上記電極は、上記健全領域に加えて上記損傷領域にも形成され、上記損傷領域に対応して上記半田領域を形成しない切欠部を有する、請求項１又は２記載の電力用半導体装置。
【請求項６】
上記パワー半導体素子は、上記健全領域のみを残し上記損傷領域を切除したテーパー部をさらに有し、残存する上記健全領域に上記半田領域を有する、請求項１又は２記載の電力用半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力用半導体装置に関し、特にパワー素子と該パワー素子を搭載する基板との線膨張率差が大きい構造の電力用半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高耐圧の電力用半導体装置に関する従来技術として、例えば下記特許文献１に開示される技術が存在する。この特許文献１に係る発明では、パワー素子（ＩＧＢＴ素子）は、Ｃｕ板に半田付けされ、樹脂封止されている。また、同様の発明として下記特許文献２に開示される発明がある。これらの発明では、パワー素子を形成するＳｉに露出した電極がＣｕ板に半田付けされる構成になっている。
【０００３】
上述の構成では、電力用半導体装置の製造時又は使用時において、パワー素子に作用する熱応力が問題となる。例えば通常の半導体装置の樹脂封止工程では、熱硬化型の樹脂のタブレットを１８０℃に加熱した金型に注入して、上記半導体装置の封止を行う。このとき、封止される上記半導体装置等の封止物は、常温から１８０℃まで昇温されることになる。
【０００４】
又、例えば特許文献２の技術では、半導体装置は二回半田付けされる構成となっている。このような構成において、通常の鉛フリー半田の融点が２２０℃程度であることから、上記半導体装置を構成する半導体チップは、上記融点以上の温度まで加熱されることになる。さらに、実際の電力用半導体装置の使用では、例えばパワー素子の使用時における上限温度の１５０℃程度で用いられる。
【０００５】
このように、電力用半導体装置を構成するパワー素子と金属基板との複合体には、温度差として１５０℃から２００℃程度の温度変化が作用することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−７９６６号公報
【特許文献２】特開２００３−０６８９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
パワー素子を金属基板に半田付けした後に、これらが温度変化にさらされると、パワー素子と金属基板との線膨張率差に起因して、熱応力が発生する。即ち、パワー素子を形成するＳｉの線膨張係数が２．５ｐｐｍ／℃であり、上記パワー素子を半田付けする金属基板として代表例のＣｕでの線膨張係数が１７ｐｐｍ／℃程度であることから、温度上昇過程では、パワー素子に引張力が作用することになる。このとき、パワー素子のＳｉは、脆性材料であることから、上述の引張応力により破壊される危険がある。
【０００８】
このようなパワー素子の破壊を低減するため、電力用半導体装置の製造工程では、従来、保証温度範囲の上限が規定される、工程途中の温度管理が困難となる、パワー素子のサイズを大きくできない、半田の厚みを熱抵抗が増大する程度にまで大きくしなければならない、等の制約や弊害があった。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、パワー半導体素子の損傷を低減可能な電力用半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の一態様における電力用半導体装置は、パワー半導体素子と基板とを半田付けして形成される電力用半導体装置であって、上記パワー半導体素子は、上記基板に対向する当該パワー半導体素子の基板対向面において、当該パワー半導体素子の端縁部に位置しマイクロクラックを有する損傷領域と、該損傷領域を含まない健全領域とを有し、上記健全領域に対応して備えた電極を介して上記基板との半田付けがなされる半田領域を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様における電力用半導体装置によれば、パワー半導体素子と基板とを半田付けする半田領域は、パワー半導体素子における健全領域に対応して位置する。よって、使用時における温度変化によりパワー半導体素子に作用する熱応力は、マイクロクラックを有する損傷領域に直接作用しない。したがって、上記損傷領域から発生するパワー半導体素子の損傷を低減することができる。その結果、電力用半導体装置の長寿命化、及び歩留まりの向上を図ることができる。
【００１２】
このような効果を得ることができることから、例えば、上記半田領域における半田の厚みを必要以上に厚くしなくても良くなり、また、比較的大きなサイズのパワー半導体素子であっても信頼性が確保でき、また、保証温度の制約を無くす、等を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１における電力用半導体装置に備わるパワー半導体素子の部分断面図である。
【図２】図１に示すパワー半導体素子を備えた電力用半導体装置の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２における電力用半導体装置に備わるパワー半導体素子の部分断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３における電力用半導体装置に備わるパワー半導体素子の部分断面図である。
【図５】本発明の実施の形態４における電力用半導体装置に備わるパワー半導体素子の部分断面図である。
【図６】本発明の実施の形態５における電力用半導体装置に備わるパワー半導体素子の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態である電力用半導体装置について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。
【００１５】
実施の形態１．
図２には、本実施形態の電力用半導体装置１０１の概略構成が示されている。当該電力用半導体装置１０１は、基本的構成部分として、以下に詳しく説明するパワー半導体素子１０と、本実施形態ではＣｕ（銅）にてなる板材である金属基板２０とを備える。また、図１には、上記パワー半導体素子１０及び金属基板２０の複合体部分を抽出して図示している。
【００１６】
パワー半導体素子１０は、例えばＩＧＢＴのような高耐圧、大電流用の半導体素子であり、Ｓｉ（シリコン）基板上に能動領域１１が形成され、作動により発熱する。
このようなパワー半導体素子１０は、通常、半導体プロセスを利用してシリコンウエハ上に同一のものが格子状に複数個配列されて形成され、ブレードダイシングと呼ばれる手法を用いて各個片に分割される。具体的には、ダイヤモンドの微粉末を刃先に固着した回転歯を上記シリコンウエハに押し当て、上記回転歯の先端の幅に相当する上記シリコンウエハ上の領域を研削することで、分割している。このとき、上記回転歯の送り速度が大きいと、装置駆動時の振動などにより、研削して除去される領域に接した部分、即ちパワー半導体素子１０の端面には、断続的に大きな応力が働くことになる。よって、パワー半導体素子１０の端面に対応した端縁部１０ａには、上記分割加工によるダメージ、具体的にはマイクロクラックが多数内在することになる。
【００１７】
このようなマイクロクラックを有することで、Ｓｉのような脆性材料は、元々素材が有する強度に比べて１／１０程度の強度になると一般的に言われている。例えば単結晶Ｓｉの理論強度としては、およそ１ＧＰａ程度である。これに対し、ブレードダイシングによる研削面を有した状態で分割されたパワー半導体素子について、３点曲げ試験により破壊耐量を測定した場合、その平均破壊応力は５００ＭＰａ、最低破壊応力は３００ＭＰａ程度であり、回転歯の送り速度が速い場合には、破壊応力が更に小さくなる傾向が見られる。即ち、回転歯を速く送ることで、研削端面の平滑度が劣化し、またマイクロクラックの量も多くなっていると考えられる。このような加工上の理由により、パワー半導体素子１０として元々単結晶の素材を用いているにも係わらず、パワー半導体素子１０の端縁部１０ａにおける破壊応力は、他の部分に比べて数分の１程度になっている。
【００１８】
つまり、図１に示すように、金属基板２０に対向するパワー半導体素子１０の基板対向面１２は、損傷領域１２ａと、該損傷領域１２ａを含まない健全領域１２ｂとを有する。ここで損傷領域１２ａは、当該パワー半導体素子１０の端縁部１０ａに位置し、マイクロクラックを有する若しくは有する可能性があり、パワー半導体素子１０の構成素材、本実施形態ではＳｉ、が有する本来の強度に比べて劣化した強度を有する領域である。一方、健全領域１２ｂは、上記Ｓｉが有する本来の強度を有する領域である。
【００１９】
このような事実に鑑み、本実施形態の電力用半導体装置１０１に備わるパワー半導体素子１０では、上記健全領域１２ｂに対応して電極（裏面電極）１３を形成し、この裏面電極１３と金属基板２０とが半田３０ａにて半田付けされる構成を採っている。具体的には、パワー半導体素子１０では、基板対向面１２において各端面１０ｂから一例として幅０．３ｍｍ程度の寸法にてなる損傷領域１２ａを設定している。この損傷領域１２ａは、本実施形態ではＳｉもしくはＳｉ酸化膜が露出したままの状態である。半田３０ａは、パワー半導体素子１０の基板対向面１２のＳｉもしくはＳｉ酸化膜とは馴染まないので、損傷領域１２ａには固着されない状態となる。よって、パワー半導体素子１０と金属基板２０とを接合する半田領域３０は、基板対向面１２の中央部分に位置する健全領域１２ｂに形成された裏面電極１３と金属基板２０との間に形成される。このような態様から、損傷領域１２ａは、半田で接合されない領域、つまり非固着領域と表現することもできる。
【００２０】
ここで、パワー半導体素子１０における能動領域１１を基板対向面１２に投影した状態において能動領域１１が半田領域３０内に位置するように、能動領域１１、損傷領域１２ａ、及び半田領域３０のそれぞれの大きさが設計される。このように構成することで、後述する、パワー半導体素子１０の破壊抑制、長寿命化等の効果を奏しながら、パワー半導体素子１０の作動により能動領域１１から発生した熱は、半田領域３０を介して金属基板２０に効率良く伝導され、パワー半導体素子１０の放熱性を確保することができる。
【００２１】
上述のように構成されたパワー半導体素子１０及び金属基板２０の複合体部分を備えた本実施形態の電力用半導体装置１０１について、図２を参照して説明する。
金属基板２０の主面のうちパワー半導体素子１０の搭載面に対向する裏面２０ａには、絶縁層６及び保護層７を配置している。これらのパワー半導体素子１０、金属基板２０、等を封止樹脂８にて封止して電力用半導体装置１０１の筐体が構成される。絶縁層６の主面は、金属基板２０の主面を包含して構成されており、金属基板２０から封止樹脂８の表面までのパスの距離を大きくしている。又、封止樹脂８の外側へ突出した外部端子９は、封止樹脂８の内部に引き込まれ、金属基板２０と配線され、またパワー半導体素子１０の能動領域１１に形成されている表面電極とワイヤ５を用いて配線されて電気回路を構成している。金属基板２０と外部端子９との接合は、半田付や超音波接合などが適用可能である。また、ワイヤ５と、パワー半導体素子１０の表面電極及び外部端子９の内部電極との間の接合は、ワイヤボンディングを用いることが通常である。
【００２２】
尚、本実施形態の電力用半導体装置１０１は、金属基板２０を用いた一例を示しているが、金属基板２０に代えてセラミック基板や、金属基板と絶縁層及び配線層とが一体化された金属芯基板や、プリント配線板等を用いることもできる。
また、本実施形態では、金属基板２０よりも大きい絶縁層６を金属基板２０に接して配置した構成を示したが、他の構成でもよい。即ち、金属基板２０の裏面２０ａから当該電力用半導体装置１０１の放熱面への熱抵抗を小さくできる構成であって、パワー半導体素子１０を封止できる構成であれ良い。
また、本実施形態では、配線方法としてワイヤ５を用いる構成を示したが、半田付など他の配線方法を用いてもかまわない。
【００２３】
以上説明した構成により、電力用半導体装置１０１は、パワー半導体素子１０を金属基板２０に固着し、パワー半導体素子１０の能動領域１１に設けられた表面電極と裏面電極１３から外部端子９に、絶縁性を確保しながら導通路を構成することが可能である。
また、電力用半導体装置１０１は、数ｋＶ程度の絶縁性と数百Ｗの発熱を処理できる放熱性、数百Ａに耐える電気伝導性を実現している。
【００２４】
一方、電力用半導体装置１０１では、パワー半導体素子１０の発熱による温度変化が顕著であり、自身の動作による熱サイクル疲労に各接合部は、さらされる。
しかしながら電力用半導体装置１０１では、上述のようにパワー半導体素子１０と金属基板２０とは、マイクロクラックが存在しない健全領域１２ｂにて半田付けがなされる。よって、電力用半導体装置１０１の使用時の温度変化による熱応力は、パワー半導体素子１０において強度が劣化している端部、つまり損傷領域１２ａに直接には作用しない。このため、より大きな熱応力が発生する状態にまで酷使した場合でも、パワー半導体素子１０の破壊を抑制することができ、長寿命化を図ることができる。生産時においては、不良率の低下、それによる生産性の向上を図ることができる。また、熱応力の低減効果があるため、より広い温度範囲において高い信頼性が得られる。
【００２５】
尚、本実施形態では上述のように、損傷領域１２ａは、パワー半導体素子１０の各端面１０ｂから所定距離をあけて形成されることから、健全領域１２ｂの各辺は、一般的に直線状となる。しかしながら、健全領域１２ｂの各辺は、例えば円状や楕円状等であってもよい。即ち、パワー半導体素子１０への熱応力は、パワー半導体素子１０の中央部で大きく、面内はドーム状に分布する。このとき、パワー半導体素子１０の辺において中央部が最も応力が高くなる。つまり、パワー半導体素子１０の破壊は、辺の中央近傍から発生することが多い。よって、このような応力状態において最大限にパワー半導体素子１０の破壊耐量を向上させる方策としては、パワー半導体素子１０の損傷領域１２ａの幅を、パワー半導体素子１０の辺の中央部で大きく、角に近づくに従って小さくしてもよい。
【００２６】
尚、損傷領域１２ａの形状を上述のように設定する場合でも、既に説明したように、上記損傷領域１２ａ及び上記能動領域１１について、能動領域１１が半田領域３０内に位置するように設計するのが好ましい。
【００２７】
また、半田材料としては、Ｓｎを基本とし、ＡｇやＣｕやＮｉやＳｂなどを含むものが適している。このときＳｂなどを含むと、半田中に析出物が出現し、半田の降伏点が高くなる。その結果、パワー半導体素子１０に生じる熱応力は、半田が降伏点が高くなる分、相対的に高くなり、パワー半導体素子１０へ作用する応力が大きくなってしまう。しかしながら、上述のように本実施形態の電力用半導体装置１０１によれば、降伏点の高い半田を用いることも可能となる。このような降伏点の高いはんだ材を用いることで、疲労寿命の向上効果が得られるメリットがある。
【００２８】
また、本実施形態では、パワー半導体素子１０は、Ｓｉを例にとって説明したが、ＳｉＣなどの化合物半導体の場合でも、本発明を同様に適用可能であり効果を得ることができる。特にＳｉＣなどでは、ウエハの硬度が高いため、ブレードダイシング時の歯の送り速度をＳｉに比べて極端に遅くする必要が生じ加工時間が長くなる弊害があり、それを避ける為、歯の送り速度をＳｉと同程度にした場合、ブレードダイシング時のダメージが蓄積し易いという問題点がある。これに対して上述した構成を採ることで、化合物半導体によるパワー半導体素子の破壊を顕著に低減することが可能となる。
【００２９】
尚、本実施形態では、ブレードダイシングによりウエハを分割する手法について述べたが、分割手法は、例えばレーザダイシングやステルスダイシング、プラズマダイシングと呼ばれる手法でもよい。これらによる分割されたパワー半導体素子に対しても、上述した構成を採ることで、破壊低減を図ることができる。
【００３０】
実施の形態２．
上述の実施の形態１では、パワー半導体素子１０の基板対向面１２には、健全領域１２ｂに対応して裏面電極１３を形成し、損傷領域１２ａには形成していない。これに対し、図３に示すように、実施の形態２における電力用半導体装置に備わるパワー半導体素子１５では、基板対向面１２の全面に、即ち損傷領域１２ａ及び健全領域１２ｂの両方にわたり裏面電極１３を形成している。さらに裏面電極１３において損傷領域１２ａに対応する部分には、半田１３ａへの濡れ性を抑制する材料であって裏面電極１３を被覆する被覆材の一例に相当するレジスト４０をコーティングした。
尚、本実施形態２における電力用半導体装置でのその他の構成は、上述した電力用半導体装置１０１における構成と同じである。
【００３１】
このような構成を有するパワー半導体素子１５によれば、パワー半導体素子１５と金属基板２０とを半田付けするとき、レジスト４０が形成された領域、つまりパワー半導体素子１５における損傷領域１２ａに対応する領域には、半田３０ａは付着せず、半田領域３０は、裏面電極１３の健全領域１２ｂに対応した領域を中心に形成されることになる。
したがって、実施の形態１の場合と同様に、熱応力が発生する状態でも、パワー半導体素子１５の破壊を抑制することができ、長寿命化を図ることができ、不良率の低下、生産性の向上、高い信頼性を得ることができる。
【００３２】
さらに、本実施形態２の場合、パワー半導体素子１５の基板対向面１２の全面に裏面電極１３を形成することから、裏面電極１３は、リソグラフ技術を用いずに形成でき、生産性が向上するというメリットがある。
【００３３】
尚、実施の形態１にて説明した、その他の変形例等は、本実施の形態２における電力用半導体装置についても適用可能である。
【００３４】
実施の形態３．
図４に、本発明の実施の形態３による電力用半導体装置に備わるパワー半導体素子１６の構成を示す。
【００３５】
パワー半導体素子１６では、金属基板２０に対向する基板対向面１２の全面にバッファ層４１を形成している。さらにバッファ層４１には、基板対向面１２における健全領域１２ｂに対応して、裏面電極１３を形成している。つまりバッファ層４１において、基板対向面１２の損傷領域１２ａに対応した領域には裏面電極１３は形成されていない。よって、パワー半導体素子１６と金属基板２０とが半田付けされるとき、健全領域１２ｂに対応した裏面電極１３のみに半田１３ａが形成され、半田接合が行われる。
本実施形態３の電力用半導体装置におけるその他の構成は、上述の実施の形態１における電力用半導体装置１０１の構成に同じである。
【００３６】
したがって、本実施形態３の電力用半導体装置においても、実施の形態１の場合と同様に、熱応力が発生する状態でも、パワー半導体素子１６の破壊を抑制することができ、長寿命化を図ることができ、不良率の低下、生産性の向上、高い信頼性を得ることができる。
【００３７】
また、本実施形態３では、上記バッファ層４１を備えることで以下に説明するように、高い信頼性を長期にわたり確保できるという効果を奏することが可能となる。
即ち、バッファ層４１の材料としては、半田１３ａに濡れない電気伝導性の材料が適用可能であり、例えばＡｌ（アルミニウム）などが挙げられる。Ａｌは、空気に接すると、表面に薄い酸化膜が形成され、溶融した半田には濡れない。また、Ａｌは、比較的、低応力で変形するため、応力緩和効果も有している。
【００３８】
このようにバッファ層４１がパワー半導体素子１６の基板対向面１２を覆っていることで、封止樹脂８などがパワー半導体素子１６の基板対向面１２に接することを防止できるという効果もある。即ち、パワー半導体素子１６の基板対向面１２には、Ｐ（リン）などの材料を拡散させて、半導体として機能させているが、このような領域にイオンが接すると、長い年月の使用に対する保証の観点で問題が生じる場合がある。よって、厳しい信頼性が要求される製品に適用される場合には、パワー半導体素子１６の基板対向面１２が外界と隔離されている必要がある。このような観点から、バッファ層４１として、数十ｎｍから数百ｎｍ厚の、半田に濡れない金属層を有することで、数十年以上の信頼性を保証することが可能となる。
【００３９】
尚、実施の形態１にて説明した、その他の変形例等は、本実施の形態３における電力用半導体装置についても適用可能である。
【００４０】
実施の形態４．
図５に、本発明の実施の形態４による電力用半導体装置に備わるパワー半導体素子１７の構成を示す。
パワー半導体素子１７では、金属基板２０に対向する基板対向面１２の全面に裏面電極４２を形成している。さらに、裏面電極４２は、基板対向面１２における損傷領域１２ａに対応して切欠部４２ａを有する。切欠部４２ａは、パワー半導体素子１７と金属基板２０とが半田付けされるときに、半田の付着を防止し半田領域３０を形成するのを防止する部分である。このような切欠部４２ａを有するパワー半導体素子１７は、本実施形態４では、裏面電極４２に対して、ブレードダイシングで、裏面電極４２の厚みの半分程度まで切削加工を施した後、ウエハをダイシングで分断することで得られる。
【００４１】
切欠部４２ａを有することで、裏面電極４２において、基板対向面１２の健全領域１２ｂに対応した部分４２ｂが切欠部４２ａに対して凸状となる。結果的に図示のように、裏面電極４２は段差形状となる。よって、パワー半導体素子１７と金属基板２０との半田付けの際、半田は裏面電極４２の健全領域１２ｂに対応した部分４２ｂと接合する。尚、半田の広がりを抑制するため、半田付けは、表面活性化作用の少ない雰囲気で行うのが好ましい。
【００４２】
本実施形態４の電力用半導体装置におけるその他の構成は、上述の実施の形態１における電力用半導体装置１０１の構成に同じである。
【００４３】
したがって、本実施形態４の電力用半導体装置においても、実施の形態１の場合と同様に、熱応力が発生する状態でも、パワー半導体素子１７の破壊を抑制することができ、長寿命化を図ることができ、不良率の低下、生産性の向上、高い信頼性を得ることができる。
【００４４】
また、本実施の形態４では、ウエハから個々のパワー半導体素子１７を分割するときの、パワー半導体素子１７の分割面近傍で、上記切欠部４２ａのため裏面電極４２の厚みが薄くなっている。したがって、裏面電極４２とパワー半導体素子１７の構成材料のＳｉとの線膨張係数の差に起因して生じる残留応力が小さくなり、ダイシングにより分割されたときのダメージが相対的に少なくなるというメリットも得られる。
【００４５】
尚、切欠部４２ａの形成方法は、上述の切削加工に限定されない。例えば、裏面電極４２を複数層から形成するようにして、基板対向面１２の健全領域１２ｂに対応した部分４２ｂの厚みが損傷領域１２ａに対応する部分よりも大きくなるように積層し、結果として図示するような段差を形成してもよい。
【００４６】
尚、実施の形態１にて説明した、その他の変形例等は、本実施の形態４における電力用半導体装置についても適用可能である。
【００４７】
実施の形態５．
図６に、本発明の実施の形態５による電力用半導体装置に備わるパワー半導体素子１８の構成を示す。
パワー半導体素子１８は、上記健全領域１２ｂのみを残し上記損傷領域１２ａを切除したテーパー部１８ａを有する。即ち、本実施形態では、ウエハに形成された各パワー半導体素子１８における、金属基板２０に対向する主面、つまり能動領域１１に対向する基板対向面１２の全面に裏面電極１３を形成する。その後、Ｖ字型のディスクを用いて基板対向面１２に対してＶ溝加工を施す。該Ｖ溝加工によりテーパー部１８ａが形成される。その後、各パワー半導体素子間をブレードでダイシングして個々のパワー半導体素子１８に分割する。
【００４８】
このようにパワー半導体素子１８では、上記基板対向面１２及びテーパー部１８ａは、Ｖ字溝加工を行った面であるが、このような二段の分割を行った利点について説明する。ブレードダイシング時のマイクロクラックが最も入りやすいのは、表面からウエハが削られて、最後に裏面に達する瞬間である。その中間の領域ではブレード表面の砥粒にＳｉ素材が掻き取られ、砥粒と砥粒の間に掻き取られたＳｉの粒が入り込み除去されるが、裏面に達する瞬間は残っているウエハの残存部が薄くなっており、それに対してブレードは同じ速度で進んでくるため、相対的に作用する応力が大きい。よってブレードで最後に除去された領域にマイクロクラックが必ず生じるという問題がある。それに対して本実施例ではＶ字溝加工を行った後にブレードダイシングでカットしているため、上記基板対向面１２及びテーパー部１８ａにはブレードによるダイシングに起因するマイクロクラックは、存在しないか、あっても僅かとなる。即ち、当該パワー半導体素子１８において損傷領域１２ａが主に存在する場所は、基板対向面１２以外の端面部分である。よって、このようなパワー半導体素子１８と金属基板２０との半田付けは、上記基板対向面１２に形成されている裏面電極１３に対して行われる。
本実施形態５の電力用半導体装置におけるその他の構成は、上述の実施の形態１における電力用半導体装置１０１の構成に同じである。
【００４９】
本実施形態５の電力用半導体装置では、他の実施の形態１〜４の場合と異なり、金属基板２０と半田付けされるパワー半導体素子１８の基板対向面１２には、上述のように基本的に損傷領域１２ａが存在しない。したがって、本実施形態５の電力用半導体装置においても、実施の形態１の場合と同様に、熱応力が発生する状態でも、パワー半導体素子１８の破壊を抑制することができ、長寿命化を図ることができ、不良率の低下、生産性の向上、高い信頼性を得ることができる。
【００５０】
尚、本実施形態では上述のように、ウエハに対して上記Ｖ溝加工を施した後、ダイシングして個々のパワー半導体素子１８に分割したが、これに限らずに、個々のパワー半導体素子１８に分割した後、基板対向面１２に存在する損傷領域１２ａを切除するように構成してもよい。即ち、上記Ｖ溝加工を行うことなくまずウエハから個々のパワー半導体素子１８への分割を行った場合には、パワー半導体素子１８の基板対向面１２には損傷領域１２ａが存在してしまう。よって、この損傷領域１２ａを切除するようにテーパー部１８ａをパワー半導体素子１８に形成する。この場合でも、上述のパワー半導体素子１８と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
尚、実施の形態１にて説明した、その他の変形例等は、本実施の形態５における電力用半導体装置についても適用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  パワー半導体素子、１２  基板対向面、１２ａ  損傷領域、１２ｂ  健全領域、
１３  裏面電極、１５〜１８  パワー半導体素子、１８ａ  テーパー部、
２０  金属電極、３０  半田領域、４０  レジスト、４１  バッファ層、
４２ａ  切欠部、
１０１  電力用半導体装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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